一种陶瓷基3d打印材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，具体设及一种陶瓷基3D打印材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 氧化侣陶瓷是氧化物陶瓷中应用最广泛、产量最大的陶瓷材料。氧化侣陶瓷具有 优良的绝缘性、机械性能、耐高溫性能和抗磨损性能，用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴 承等，在陶瓷刀具、电子电力和航空航天上得到广泛应用。
[0003] 单晶蓝宝石晶须（Single C巧Stal sap地ire怖isker，亦称单晶蓝宝石纤维）是 一种具有一定长径比的单晶氧化侣晶须，具有超强机械强度、抗热冲击、比重小、抗氧化、高 耐磨量和高耐腐蚀性等优异的物理性能。单晶蓝宝石晶须适合作为陶瓷、金属、塑料及橡胶 的增强组元。因此，单晶蓝宝石晶须成为第=代先进复合材料的最佳选择。
[0004] 3D打印技术的原理是叠层制造，逐层增加材料来生成=维实体的技术，所W又被 称为增材制造技术。近年来，增材制造技术发展迅速，对制造业领域影响巨大，受到世界各 国的极大关注，被誉为颠覆传统制造业的又一次工业革命，被列入我国战略性新兴产业。
[0005] 3D打印主流成型技术包括选择性激光烧结（SLS)、烙融沉淀成型（FDM)、立体光固 化（SLA)等。选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年 研制成功。采用激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到 稍低于其烙点的溫度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据 分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余 的粉末，则就可W得到烧结好的零件。该类成型方法有着制造工艺简单，柔性度高、材料选 择范围广、材料价格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特点，2014年，GE公司研发 的飞机发动机喷嘴，把20个零件做成了一个零件，材料成本大幅度减少，还节省燃油15%。 目前市场上3D打印用激光烧结的陶瓷材料品种较少，主要依赖进口。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种陶瓷基3D打印材料及其制备方法，在氧化侣陶瓷中 加入单晶蓝宝石晶须后，可W显著提高制品的弯曲弹性模量、抗拉强度，具有高强度、耐高 溫、抗氧化、耐腐蚀等多种性能，用于制备高强、高初精细工程陶瓷，例如制备超音速飞机的 喷嘴、火箭发动机中的垫圈等。
[0007] 为实现W上目的，本发明的技术方案为： 一种陶瓷基3D打印材料，包括按重量计的如下组分： 氧化侣粉末 100重量份 氧化侣粉末处理剂 3~20重量份 分散介质 100~500重量份 单晶蓝宝石晶须 1~20重量份 稳定剂 1~20重量份 光固化剂 5~20重量份。
[0008] 所述的陶瓷基3D打印材料，各组分优选重量份数如下： 氧化侣粉末 100重量份 氧化侣粉末处理剂 5~15重量份 分散介质 100~500重量份 单晶蓝宝石晶须 1~10重量份 稳定剂 1~10重量份 光固化剂 5~10重量份。
[0009] 所述氧化侣粉末为粒径100~lOOOnm，纯度（wt%) >90%的市售单斜氧化侣，所述氧 化侣粉末处理剂为焦憐酸钢、=聚憐酸钢或偏憐酸钢的任一种及W上；所述分散介质为去 离子水和无水乙醇的任一种及两种混合。
[0010] 所述单晶蓝宝石晶须为直径0. 1~1微米，长度为5~100微米，密度为4g/cm3,纯度 (wt%)为90-99. 9%的单晶蓝宝石晶须。
[0011] 所述稳定剂为孔2〇3、Sm2〇3中的任一种或两者的混合物；所述光固化剂为聚合度为 1~1000的环氧丙締酸醋类聚合物或聚合度为1~1000的甲基丙締酸聚氨醋聚合物。
[0012] 一种陶瓷基3D打印材料的制备方法，a、在加热装置中，按照配方量加入去离子水 和氧化侣粉末处理剂，揽拌溶解直至氧化侣粉末处理剂完全溶解；b向步骤a制得的溶液中 加入氧化侣粉末，在恒溫下揽拌1~地，充分反应后，冷却，过滤，干燥，获得处理后的氧化侣 粉末；C、将稳定剂、光固化剂和单晶蓝宝石晶须按照配方量加入到无水乙醇中，在常溫下快 速揽拌2~6h制得混合液；d、将步骤C制得的混合液在超声下震荡30~90min;然后加入步 骤b处理后的氧化侣粉末，揽拌3~巧h;e、将上述混合粉末干燥，筛后即可获得陶瓷基3D打 印材料。
[0013] 所述步骤a中所述加热溫度为50~80°C，揽拌速度为350~55化/min。
[0014] 所述步骤b中加热溫度为80 + 5 °C，揽拌速度为350~75化/min 步骤C中揽拌速度为500~75化/min。
[0015] 步骤d中揽拌速度为500~750r/min。
[0016] 使用EOSM400型号3D打印机，采用粉末烧结成型（SelectedLaserSintering, 简称化S)技术，利用激光器对粉末材料进行粉末烧结成型。所述单晶蓝宝石晶须是由东 竞深圳清华大学研究院创新中屯、单晶蓝宝石晶须团队研发制备，选择直径0. 1~5微米，长 度为5~100微米的单晶蓝宝石晶须。所选单晶蓝宝石晶须密度为4g/cm3,纯度（wt%)约为 99〇/〇。
[0017] 本发明的有益效果是： 有益效果： (1) 本发明的一种陶瓷基3D打印材料具有高强度、耐高溫、抗氧化、耐腐蚀等多种性 能，用于制备高强、高初精细工程陶瓷； (2) 本发明的一种陶瓷基3D打印材料具有粉体颗粒小，粒径分布窄，流动性较好，与3D 打印机成型速度匹配性较好；产品性质稳定，精度高； (3) 本发明的一种陶瓷基3D打印材料过程简单，易于工业化生产； (4) 本发明的一种陶瓷基3D打印材料原料来源广泛，成本低，而且具有良好的环境效 益和经济效益。
【附图说明】
[001引附图1示出陶瓷基3D打印材料的制备流程图。
【具体实施方式】
[0019] 通过实施例进一步详述本发明。 阳〇2〇] 实施例1 (1)在50~80°C的加热装置中，将5重量份焦憐酸钢加入100去离子水中，350~750r/min速度下揽拌直至焦憐酸钢充分溶解。
[0021] (2)向上述溶液中加入100重量份氧化侣粉末，在恒溫为80 + 5 °C下350~75化/ min揽拌比，充分反应后，冷却，过滤，干燥，获得处理后的氧化侣粉末。
[0022] (3)将2重量份孔2〇3、5重量份环氧丙締酸醋类聚合物和1重量份单晶蓝宝石晶 须按照配方量加入到200重量份无水乙醇中，在常溫下W500~75化/min快速揽拌2~6h.。
[0023] (4)将上述混合液在超声下震荡30~90min。
[0024] (5)将处理后的氧化侣粉末加入到上述混合液中，500~750r/min揽拌3~15h。 阳02引 （6)将上述混合粉末80~120°C下干燥，筛分后即可获得3D打印用陶瓷材料。 阳0%] 实施例2 (1)在50~80°C的加热装置中，将10重量份S聚憐酸钢加入200重量份去离子水中， 350~75化/min速度下揽拌直至S聚憐酸钢充分溶解。
[0027] (2)向上述溶液中加入100重量份氧化侣粉末，在恒溫为80 + 5 °C下350~75化/ min揽拌化，充分反应后，冷却，过滤，干燥，获得处理后的氧化侣粉末。 阳02引 （3)将3重量份Sm2〇3、3重量份甲基丙締酸聚氨醋聚合物和3重量份单晶蓝宝石晶 须按照配方量加入到300重量份无水乙醇中，在常溫下W500~75化/min快速揽拌2~6h.。
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